近日，中國水產科學研究院黃海水產研究所海洋生物酶工程創(chuàng)新團隊在南極磷蝦來源木糖異構酶開發(fā)利用方面取得了重要研究進展。相關成果發(fā)表在生化與分子生物學領域國際著名期刊International Journal of Biological Macromolecules，并獲授權國家發(fā)明專利1項（專利號：ZL 2024 1 1513932.6）。
木糖異構酶（Xylose isomerase）是生物質轉化、稀有糖合成及高果糖漿生產中的關鍵酶，在食品、醫(yī)藥和生物能源等領域具有廣泛應用。然而，目前大多數(shù)商業(yè)化木糖異構酶來源于嗜熱微生物，其催化反應通常需在70–95 ℃條件下進行，不僅能耗高，還易產生美拉德反應副產物，影響產品色澤與風味。因此，開發(fā)兼具高催化性能與低溫適應性的木糖異構酶具有重要意義。
研究團隊首次從南極磷蝦（Euphausia superba）中克隆獲得低溫高效木糖異構酶（EsXLI）基因，并完成其異源表達、構效分析與功能優(yōu)化。研究結果表明，EsXLI能夠高效催化D-木糖（D-xylose）轉化為D-木酮糖（D-xylulose）的異構化反應，其最適溫度為50 ℃、最適pH為7.0，并且在低溫條件下仍保持較高的催化活性與穩(wěn)定性。金屬離子測試顯示，Co??、Mn??和Mg??可顯著提升酶活，而Ca??、Ba??則具有抑制作用。與多種已報道的木糖異構酶相比，EsXLI在底物親和力（Km）和催化效率（kcat/Km）方面均具有顯著優(yōu)勢。特別是D328A突變體將最適反應溫度進一步降低至40 ℃，顯著增強了低溫催化潛力。
該成果不僅豐富了極地生物酶資源庫，也為構建節(jié)能、溫和條件下運行的食品級生物催化體系提供了新思路。
黃海所2022級碩士研究生譚佳豪為該論文的第一作者，黃海所徐甲坤研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025073398
